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飞机飞过为啥会留下一条白线?

 长庆wcqjs 2021-06-15
作者 | 小K


01

故事起源

有一架飞机从天空飞过,留下了长长的白色线条。
在影视作品或现实生活中,经常可以看到这样的现象。
下面是小K制作的一小段3D动画。

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这是小K在某天下午拍摄的真实照片,很漂亮呀有木有,有没有摄影的潜质,哈哈。

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后面产生的白线,专业术语称之为尾迹云
那你有没有想过,为什么会出现这样的现象呢?
这背后到底蕴含了什么科学依据,今天我们就来仔细研究一下。


02
问题分析
场景比较简单,涉及的变量不多,就2个,天空和飞机,那么原因肯定跟这两个有关。
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那我们就从这两点下手分析,首先要了解一下地球大气层。


03
大气层
地球外表有厚厚的大气包裹着,称为大气层。

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大气层按高度分为5层:  
  • 对流层:0~12km,空气对流,云层,小鸟都在这层。
  • 平流层:10~50km,气流水平运动,没有水汽,晴朗无云,天气很少发生变化,适合航行。飞机一般都飞行在平流层底部,8~12km左右。臭氧层也在该层,20~25km,可以吸收紫外线,保护地球生物。
  • 中间层:流星一般在该层燃尽。
  • 电离层:也称暖层,气体电离,可反射无线电,长距离无线电通信就靠电离层反射。
  • 外层:又称散逸层,空气极稀薄,温度极高,达数千度,延伸至1000km,是大气层向星际空间过渡的区域。

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04
飞机
飞机是用航空燃油作为动力,燃油分为两大类:  
  • 航空汽油:用于往复式发动机的飞机
  • 航空煤油:用于航空燃气涡轮发动机和冲压发动机
所以燃油燃烧后,产生的尾气也主要是二氧化碳,一氧化碳,水,二氧化氮,跟汽车的尾气成分相差不大。  
那么尾迹云肯定不是飞机排出的尾气这么简单,你在路上肯定没看到汽车形成尾迹云。

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05
原因

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5.1
低温

根据第3节可以看到,在对流层,温度随高度上升而下降,每上升1km温度下降6摄氏度。飞机飞行在10km高空,温度会下降60摄氏度。

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所以飞机到达飞行高度时,机外的温度在零下40-60度左右。
小K有时自己坐飞机,发现机上设备显示外面的温度达到零下70~80度了。

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5.2
凝结

再根据第4节的分析,飞机发动机燃烧会排出大量的高温尾气,其中含有很多水汽,高温水汽被喷出后进入零下40~60度,会快速凝结形成云雾,这就是我们看到的尾迹云了。

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根据相关统计,出现尾迹云时,一般在零下40~60度之间,其它温度很少出现。温度要相当低时才有可能凝结,所以在低空一般是看不到尾迹云的。


06
总结
生活中很多看似很普通的现象,也要善于观察,多思考,然后你会发现处处蕴含着科学知识。

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